Post on 22-Jan-2020
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Verzinken ist nicht VerzinkenVerzinkungsverfahren im Überblick – Legierungsüberzüge: Weniger schützt weniger – Vorsicht Salzsprühnebeltest – Aus der Galfan-Story lernen
Special-Ausgabe Internationale Fachzeitschrift
42. Jahrgang
www.feuerverzinken.com
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Verzinkungsverfahren im Überblick
Das Aufbringen eines metallischen Überzuges aus Zink
auf Stahl wird üblicherweise als Verzinken bezeichnet.
Das Verzinken von Stahl erfolgt durch unterschiedliche
Verfahren mit unterschiedlichen Eigenschaften - Verzin-
ken ist nicht gleich Verzinken. Die Verzinkungsverfahren
unterscheiden sich durch die Schichtdicke und Herstel-
lung des Zinküberzuges und den hierdurch bedingten
Einfluss auf die Schutzdauer und mechanische Belast-
barkeit. Die bedeutendsten Verfahren sind das kontinu-
ierliche und das diskontinuierliche Feuerverzinken, das
galvanische Verzinken sowie das Thermische Spritzen
mit Zink.
Feuerverzinken
Das Eintauchen von Stahl in eine flüssige Zinkschmelze wird als
Feuerverzinken bezeichnet. Unter dem Begriff Feuerverzinken
werden das sogenannte Stückverzinken (diskontinuierliches Feuerverzinken) und das sogenannte
Bandverzinken verstanden, das auch als kontinuierliches Feuerverzinken oder Sendzimir-Verzin-
ken bekannt ist. Das Bandverzinken ist ein kontinuierliches Verfahren bei dem Stahlband in die
Zinkschmelze getaucht wird. Bandverzinkter Stahl ist ein Vorprodukt, das nach dem Verzinken
durch Umformen, Stanzen und Zuschneiden weiterverarbeitet wird. Hierdurch wird an den
Schnitt- und Stanzkanten die schützende Zinkschicht zerstört.
Im Gegensatz dazu werden beim Stückverzinken Bauteile wie zum Beispiel Treppenkonstruktio-
nen zuerst gefertigt und erst danach feuerverzinkt. Nach entsprechender Vorbehandlung werden
die gefertigten Bauteile in eine flüssige Zinkschmelze am Stück eingetaucht. Hierdurch sind
die Bauteile rundum vor Korrosion geschützt. Auch die Schnittkanten der Bauteile werden ver-
zinkt. Hohlprofile werden durch das Tauchverfahren außen wie innen gleichermaßen geschützt.
Stückverzinken und Bandverzinken unterscheiden sich zudem hinsichtlich der Zinkschichtdicke.
Während die Zinkschichtdicke von bandverzinkten Blechen zumeist zwischen 7 und 25 Mikro-
meter liegt, erreichen stückverzinkte Stahlteile deutlich höhere Schichtdicken, die üblicherweise
zwischen 50 und 150 Mikrometern liegen. Aufgrund des unterschiedlichen Korrosionsschutzes
1 | Metallische Zinküberzüge unterscheiden sich unter anderem hinsichtlich der Schichtdicken und des Vorhandenseins einer Legierung mit dem Untergrund.
2 | Das langlebigste Verzinkungsverfahren ist das Stückverzinken. Deshalb darf nur stückver-zinkter Stahl ohne weitere Korrosionsschutz-maßnahmen im Fassadenbereich gemäß DIN 18516-1 eingesetzt werden.
3 | Die bedeutendsten Verzinkungsverfahren.
Verzinken ist nicht Verzinken
Metallische Überzüge Übliche Dicke des Überzuges [µm]
Legierung mit dem Untergrund
Typische Anwendungen
Feuerverzinken (Diskontinuierlich) - Stückverzinken:
DIN EN ISO 1461
50 - 150 ja Konstruktionen im Bereich Stahl- und Metallbau bis zu Kleinteilen, z.B. Träger-, Balkonkonstruktionen, Schrauben
Feuerverzinken (Kontinuierlich) - Bandverzinken
DIN EN 10143 bzw. DIN EN 10346 bzw. Kontinuierliches Feuerverzinken von Bandstahl
7 - 25 ja Bleche für Innenbereiche, z.B. Klimakanäle
Thermisches Spritzen mit Zink - Spritzverzinken DIN EN 2063
80 - 150 nein Konstruktionen im Bereich Stahlbau
Galvanisches bzw. elektrolytisches Verzinken - Einzelbäder DIN 50979
bzw. Durchlaufverfahren DIN EN 10152, 10244-2
2,5 - 25 nein Kleinteile für Innenbereiche, z.B. Schrauben
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an Schnittkanten und der unterschiedlichen
Schichtdicken kommt stückverzinkter Stahl
und bandverzinkter Stahl in unterschiedlichen
Anwendungsbereichen zum Einsatz. Band-
verzinkte Stähle werden zumeist in schwach
korrosionsbelasteten Innenbereichen ein-
gesetzt. Kabelkanäle oder Klimatechnik-
Elemente sind typische Beispiele hierfür.
Das Haupteinsatzgebiet von stückverzinktem
Stahl sind Anwendungen im Außenbereich,
da hier in der Regel Schutzzeiträume von
mehreren Jahrzehnten erreicht werden
müssen. Das Stückverzinken hat sich hier als
extrem langlebiger, robuster und wartungs-
freier Korrosionsschutz bewährt.
Weitere Verzinkungsverfahren sind das
galvanische Verzinken und das Thermi-
sche Spritzen mit Zink. Beim galvanischen
Verzinken wird mit Hilfe von elektrischem
Strom Zink auf Stahlteile abgeschieden. Die
entstehenden Zinküberzüge sind erheblich
dünner als beim Feuerverzinken und liegen
zumeist bei 5 Mikrometer. Das galvanische
Verzinken kommt deshalb schwerpunktmäßig
bei temporären Korrosionsschutzaufgaben
in schwach korrosiven Umgebungen zur
Anwendung. Beim Thermischen Spritzen mit
Zink, auch Spritzverzinken genannt, wird Zink
in einer Spritzpistole aufgeschmolzen und
auf die Oberfläche des Stahlteils aufgespritzt.
Das Spritzverzinken kommt nicht selten als
Korrosionsschutz für Stahlteile zum Einsatz,
die bauartbedingt nicht stückverzinkt werden
können. Im Gegensatz zum Feuerverzinken
kommt es beim galvanischen Verzinken als
auch beim Spritzverzinken nicht zu einer
Legierungsbildung zwischen dem Zinküber-
zug und dem Stahl.
Nicht zu den Verzinkungsverfahren zählen
zinkhaltige Beschichtungssysteme wie Zink-
staub- und Zinklamellenbeschichtungen, auch
wenn sie umgangssprachlich oft fälschlicher-
weise mit dem Begriff „Verzinken“ in Ver-
bindung gebracht werden. Das gemeinsame
Element aller Verzinkungsverfahren ist das
Aufbringen eines im Wesentlichen aus Zink
bestehenden metallischen Überzuges. Zink-
haltige Beschichtungssysteme erfüllen dieses
Kriterium nicht.
Fazit
Verzinken ist nicht verzinken. Die Verzinkungs-verfahren unterscheiden sich durch unterschiedliche Schichtdicken und weitere Korrosionsschutzeigen-schaften. Nicht jedes Verzinkungsverfahren ist so langlebig und robust wie eine Stückverzinkung.
Video „Verzinken ist nicht Verzinken“: http://bit.ly/YlLlMb
Verzinkungsverfahren
Feuerverzinken Galvanisches Verzinken
Stückverzinken Bandverzinken
Spritzverzinken
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Seit einiger Zeit werden neue kontinuierlich schmelztauch-
veredelte Legierungsüberzüge auf Zink-Aluminium-Magnesium-
Basis am Markt angeboten. Mit vollmundigen Versprechen wie
„Weniger ist mehr´“ oder gar „10 Mal besser als Stückverzin-
ken“ propagieren ihre Hersteller diese Produkte. Bei einem
seriösen, faktenbasierten Vergleich dieser Legierungsüberzüge
mit dem Stückverzinken nach DIN EN ISO 1461 kommt man
jedoch schnell zu dem Ergebnis, dass derartige Aussagen
lediglich Wunschdenken zum Ausdruck bringen. Die Fakten im
Einzelnen:
Stückverzinkte Überzüge sind dauerhafter
Unter atmosphärischen Anwendungsbedingungen (z.B. Industrie-/
Stadtatmosphäre) besitzen kontinuierlich schmelztauchveredelte Legierungsüberzüge auf Zink-Aluminium-
Magnesium-Basis (ZM-Überzüge) ähnliche Korrosionsraten wie stückverzinkte Überzüge nach DIN EN ISO
1461. Unterschiede bestehen jedoch hinsichtlich der Schichtdicken. Da stückverzinkte Überzüge deutlich
höhere Schichtdicken besitzen, erreichen sie auch eine erheblich höhere Schutzdauer. Je nach Produkt sind
stückverzinkte Überzüge nach DIN EN ISO 1461 bis zu 10 Mal dicker als ZM-Überzüge. Lediglich unter
extremen Korrosionsbelastungen (wie z. B. andauernde hohe Feuchtigkeit bei gleichzeitiger hoher Chloridbe-
lastung), die in der Praxis extrem selten auftreten, erreichen kontinuierlich schmelztauchveredelte Legierungs-
überzüge (Zn-Al-Mg (ZM)) bessere Korrosionsraten. Diese können jedoch nicht die geringere Schichtdicke
dieser Legierungsüberzüge kompensieren.
Praxisbewährter Schutz durch Stückverzinken
Es gibt umfangreiche Langzeiterfahrungen mit stückverzinkten Überzügen nach DIN EN ISO 1461, die unter
üblichen atmosphärischen Bedingungen (Industrie-/Stadtatmosphäre) eine Schutzdauer von 50 Jahren und
mehr erreichen. Langzeiterfahrungen mit kontinuierlich schmelztauchveredelten Legierungsüberzügen (Zn-Al-
Mg (ZM)) und normative Regelungen zu dieser Produktgruppe gibt es nicht.
Weniger schützt wenigerNeue Legierungen halten nicht, was versprochen wird
1 | Feuerverzinkter Stahl ist praxisbewährt und erreicht zumeist eine Schutzdauer von 50 Jahren und mehr.
2 | Ergebnisse aus Kurzzeittests sind irreführend und bieten Raum für manipulative Eingriffe.
3 | Die Schichtdicke macht den Unterschied: Stückverzinkte Überzüge sind deutlich lang-lebiger.
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Ergebnisse aus Kurzzeittests sind irreführend
Im Salzsprühnebeltest haben ZM-Überzüge
eine bis zu 10 Mal bessere Korrosionsrate
erreicht als das Stückverzinken. Der Salz-
sprühnebeltest ist ein Kurzzeittest im Labor,
bei dem die zu testenden Materialien einer
extrem hohen Salzkonzentration ausgesetzt
werden. Die Ergebnisse des Salzsprühnebel-
tests sind irreführend, weil sie im Hinblick auf
praxisübliche Anwendungen in gemäßigten
Klimaten keinerlei Relevanz besitzen (siehe
S. 7 - 9). Zudem bieten Kurzzeittests wie der
Salzsprühnebeltest Raum für manipulative
Eingriffe. Bereits durch minimale Verände-
rungen von Testparametern können Ergeb-
nisse in erheblichem Maße beeinflusst wer-
den und so künstlich Leistungsunterschiede
induzieren (s. Abb. 2).
Das Beispiel zeigt, dass Kurzzeittests wie der
Salzsprühnebeltest keine Praxis-Relevanz
haben. Nicht zufällig besagen Internationale
Normen (DIN EN ISO 14713) klar und ein-
deutig, dass Kurzzeittests wie der Salzsprüh-
nebeltest nicht für Materialvergleiche einge-
setzt werden dürfen. Den Normen ist zudem
zu entnehmen, dass Ergebnisse aus Kurzzeit-
korrosionstests im Labor (wie z.B. Salzsprüh-
nebeltest) nicht zur Ableitung von Aussagen
zur Korrosionsschutzdauer in realen Anwen-
dungen genutzt werden können.
ZM-Überzüge werden üblicherweise pas-
siviert, d.h. mit einer zusätzlichen Schutz-
schicht nachbehandelt, um die dünnen
Metallüberzüge bei Transport und Lagerung
zusätzlich zu schützen. Durch diese Passivie-
rung werden die Korrosionsschutzeigenschaf-
ten kurzfristig verbessert. Eine Passivierung
führt deshalb auch zu besseren Ergebnissen
in Kurzzeittests. Bei langfristiger Betrach-
tung (Zeiträume über 10 Jahre) trägt eine
Passivierung nicht zu einer nennenswerten
Verbesserung der Korrosionsschutzeigen-
schaften bei.
Rundum-Schutz nur durch Stückverzinken
Stückverzinkte Überzüge bieten einen Rundum-Schutz für das fertige
Produkt. Sie haben nicht die Schwächen von kontinuierlich schmelz-
tauchveredeltem Blech, das als Halbzeug nach dem Schmelztauch-
veredeln weiterverarbeitet wird. Hierdurch wird der schützende Metall-
überzug durch Schneiden und Stanzen zerstört. Durch Umformprozes-
se kann es zudem zu einer Reduzierung der geringen Schichtdicke und
zu Rissen in der Zinkschicht in den Umformbereichen kommen, was
sich ebenfalls negativ auf den Korrosionsschutz auswirkt.
Fazit
Bei Zinküberzügen gilt „Viel hilft viel“. ZM-Überzüge erreichen unter praxis-üblichen Anwendungsbedingungen ähnliche Korrosionsraten wie stückverzinkte Überzüge nach DIN EN ISO 1461. Bei ähnlichen Korrosionsraten entscheidet die Schichtdicke über die Schutzdauer. Stückverzinkte Überzüge sind aufgrund ihrer höheren Schichtdicken somit deutlich langlebiger und bieten einen dauer-haften Rundum-Schutz. Ergebnisse aus Kurzzeittests seitens der Hersteller von ZM-Überzüge sind irreführend und besitzen keinerlei Praxisrelevanz.
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,00 100 200 300
Testdauer: 4 Wochen
NaCl-Konzentration (Mg/cm3)
Fakt
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400 500 600
20°C - 80% Luftfeuchtigkeit20°C - Zyklisch 55/90% Luftfeuchtigkeit
160
140
120
100
80
60
40
20
0Stückverzinken
DIN EN ISO 1461
Mittelwert
100 Mikrometer
Mittelwert
20 Mikrometer
BandverzinkenDIN EN 10346
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Mehr Informationen unter: www.stahl-verzinken.de
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Der Eisengehalt des Spinats ist ein Musterbeispiel
für Irrtümer, die durch permanente Wiederholung
zur vermeintlichen Wahrheit werden. Der Spinat
des Korrosionsschutzes ist die Galfan-Verzinkung.
Immer noch glauben selbst gestandene Korrosi-
onsschutzexperten, dass die aus einer sehr dünnen
Zink-Aluminium-Legierungsschicht bestehenden
Galfan-Überzüge eine vielfach höhere Korrosions-
beständigkeit aufweisen als solche aus reinem Zink.
Wissenschaftliche Langzeituntersuchungen belegen
hingegen, dass derartige Ressourceneffizienz-Träu-
me in der Praxis wie Seifenblasen platzen.
Fakt ist nämlich, dass Galfan- und Reinzink-Überzüge bei
üblicher atmosphärischer Korrosionsbeanspruchung ähn-
liche Korrosionsraten aufweisen. Da durch Stückverzinken
hergestellte Reinzink-Überzüge deutlich höhere Schicht-
dicken besitzen als Galfan-Überzüge, erreichen sie auch
eine erheblich längere Korrosionsschutzdauer.
Vor rund 30 Jahren kam die Galfan-Verzinkung mit gro-
ßem Trommelschlag auf den Markt. Auf der Basis von
Ergebnissen aus Kurzzeit-Labortests wie dem Salzsprühtest entstand die Legende von der vermeintlich überragen-
den Leistungsfähigkeit der neuen Zink-Aluminium-Überzüge, die trotz dünnerer Schichtdicken extrem lange Schutz-
zeiträume erreichen. Selbst heute noch wird Galfan mit Salzsprühtest-Ergebnissen beworben. Dabei bestätigt selbst
das für die Salzsprühtest-Norm zuständige Normungsgremium, dass Ergebnisse von Salzsprühprüfungen nur „selten
mit dem Verhalten in natürlichen Umgebungen übereinstimmen.“ Zahlreiche Praxisstudien unter Realbedingungen
beweisen, dass die Schichtdicke für die Schutzdauer entscheidend ist, da die Schichtdickenverluste von Galfan-Über-
zügen unter üblichen atmosphärischen Belastungen denen von Reinzink-Überzügen entsprechen. Während Galfan-
überzogene Bleche in der Regel Schichtdicken von maximal 25 Mikrometer aufweisen, liegen übliche Schichtdicken
von stückverzinkten Stählen zwischen 50 und 150 Mikrometer.
Schuhmacher und Wolfhard (1) haben bereits in den 90er Jahren Reinzink- und Galfanüberzüge in Stadt-, Indus-
trie- und Meeresklima im Rahmen von Auslagerungstest überprüft. Nach 7 Jahren Auslagerungszeit wurden die in
Tabelle 1 aufgeführten Schichtdickenverluste ermittelt. Sie belegen, dass vor allem in Stadt- und gemäßigter Indus-
trieatmosphäre keine oder nur marginale Unterschiede zwischen den beiden Überzugsarten existieren. Lediglich im
hochkorrosiven Meeresklima der Nordsee-Insel Baltrum zeigen Galfan-Überzüge eine um rund 30 Prozent bessere
Leistungsfähigkeit. Konkret bedeutet dies, dass bei einem derartigen meeresklimatischen Einsatz beispielsweise ein
Galfan-verzinktes 3-mm-Blech mit einer maximalen Schichtdicke von 25 Mikrometern trotz geringerer Schichtdi-
ckenverluste nur eine Schutzdauer von unter 15 Jahren erreicht, während ein stückverzinktes 3-mm-Blech mit einer
praxisüblichen Schichtdicke von 80 Mikrometern unter gleichen Bedingungen mehr als 33 Jahre geschützt ist.
Entzaubert wie SpinatAus der Galfan-Story lernen
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Quellen [1] B. Schuhmacher, D. Wolfhard: Korrosi-
onsbeständigkeit metallisch und organisch
veredelter Stahlfeinbleche in der Freibe-
witterung, in Materials and Corrosion 49,
725-735 (1998
[2] U. Nürnberger, M. Zehnder: Korrosion
offener Spiralseile in der Atmosphäre
eines Solebades, (2013)
[3] M. Schröder: Bandverzinkte Schutzplan-
kenholme - Schlussbericht, BASt-Projekt
F1100.2203004, Bundesanstalt für Stra-
ßenwesen, (2008)
[4] M. Schröder: Vortrag EGGA Assembly,
Dresden (2013)
[5] J.-M. Leclerque, Vine Trellis - Specific cor-
rosion resistance requirements, 20 years
of experience return, in Intergalva 2012
proceedings (2014)Tabelle 1: Die Untersuchung von Schuhmacher und Wolfhard zeigt in Stadt- und gemäßigter Industrieatmosphäre keine oder nur marginale Unterschiede zwischen galfanverzinkten und Reinzink-Überzügen.
Tabelle 2: Leclerque belegt mit seiner Untersuchung die Überlegenheit der Stückverzinkung.
Fotos | Rainer Sturm/pixelio.de (1); Leclerque (Tabelle 2)
1 | Gabionenkörbe bieten einen dauerhaften Schutz, wenn sie stückverzinkt sind.
Korrosivitätsklasse Schichtdickenverlust in µm/JahrReinzinküberzug
Schichtdickenverlust in µm/JahrGalfan-Verzinkung
Stadtatmosphäre 0,9 0,8
Stadt/gemäßigte Industrieatmosphäre
1,1 1,1
Industrieatmosphäre 1,5 1,2
Meeresklima 2,4 1,7
Untersuchungen im Mineralbad Cannstatt von Nürnberger und Zehnder (2)
ergaben, dass sich sowohl bei galfanverzinkten als auch bei kontinuierlich feu-
erverzinkten Spiralseilen „bereits ab etwa 10-jährigem Badbetrieb umfangrei-
che Korrosionserscheinungen mit Rotrostbildung“ zeigten und dass in diesem
hochkorrosiven Umfeld kaum Unterschiede zwischen galfanverzinkten Seilen
und den feuerverzinkten Seilen feststellbar sind. Beide Seiltypen wurden nach
rund 10 Jahren ersetzt.
Im Zeitraum 2002 bis 2007 überprüfte die Bundesanstalt für Straßenwesen
(BASt) (3) das Korrosionsverhalten von Stahlschutzplanken mit Zink-Alu-
minium-Überzügen sowie mit Reinzink-Überzügen an der Autobahn A4 bei
Bensberg. Nach fünfjähriger Freibewitterung zeigten die untersuchten Schutz-
plankenholme mit Reinzink- bzw. Zinkaluminiumüberzügen identische Schicht-
dickenveränderungen. Schröder (4) berichtet über unveränderte Ergebnisse in
einer weiterführenden Auswertung dieser Versuchsserie nach 9 Jahren.
Leclerque (5) untersuchte das Korrosionsverhalten von Weinbergpfählen in
Frankreich. Am gleichen Weinberg wurden stückverzinkte Pfähle und konti-
nuierlich verzinkte Pfähle mit Reinzink- sowie
mit Zink-Aluminium-Überzügen eingesetzt.
Der Schichtdickenverlust der Weinbergpfähle
mit Zink-Aluminium-legierten Überzügen
lag mit 1,2 Mikrometer pro Jahr sogar leicht
über dem Schichtdickenverlust der Pfähle mit
Reinzink-Überzügen (s. Tabelle 2). Während
die bandverzinkten Reinzink- bzw. Zink-
Aluminium-Überzüge mit Schichtdicken von
19 bzw. 32 Mikrometern bereits nach 16-jäh-
riger Verwendung überwiegend stark bzw.
im Erdreich leicht ausgeprägten Rotrost auf-
wiesen, besaßen die stückverzinkten Pfähle
noch immer Zinkschichtdicken von mehr als
60 Mikrometern und somit das Potenzial für
eine weitere jahrzehntelange Verwendung.
Fazit:
Bei Einsatz in Land-, Stadt- und Industrieatmosphäre, was in Deutschland der Regelfall ist, weisen Reinzink- und Zink-Aluminium-legierte Überzüge ähnliche Korrosionsraten auf. Durch Stückverzinken hergestellte Reinzinküberzüge erreichen aufgrund höherer Schichtdicken deutlich längere Schutzzeiträume als Zink-Alumini-um-legierte Überzüge. Wie seiner Zeit beim Spinat muss der weitreichende Irrtum der Überlegenheit von Galfan revidiert werden. Ein möglicher weiterer Irrtum kündigt sich mit den neuen dünnschichtigen Magnesium-basierten Legierungsüberzügen an. Sie werden auf der Basis von Salzsprühtest-Ergebnissen sogar als noch leistungsfähiger proklamiert. Erste Auslagerungstests unter Realbedingungen bestätigen dies jedoch nicht. Geschichte könnte sich hier wiederholen, wenn wir nicht aus der Galfan-Story lernen.
Reinzinküberzug (bandverzinkt, Ausgangsschichtdicke 19 Mikrometer)
Reinzinküberzug (stückverzinkt, Ausgangsschichtdicke 89 Mikrometer)
Zink-Aluminium-Überzug (bandverzinkt, Ausgangsschichtdicke 32 Mikrometer)
Schichtdickenverlust: 1,1 µm/Jahr(Messzeitraum 16 Jahre)
Schichtdickenverlust: 1,2 µm/Jahr(Messzeitraum 16 Jahre)
Schichtdickenverlust: 1,1 µm /Jahr(Messzeitraum 25 Jahre)
Mehr Infos unter:www.stahl-verzinken.de
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Infoseite über Verzinkungsverfahren
Die Website www.stahl-verzinken.de
informiert über die verschiedenen Ver-
zinkungsverfahren und ihre Leistungs-
fähigkeit. Hierzu gehören u.a. Stück-
verzinkung, Bandverzinkung einschließ-
lich Legierungsüberzüge, Spritzverzin-
kung, Galvanische Verzinkung. Die
genannten Verfahren unterscheiden
sich hinsichtlich der Schichtdicke und
der Herstellung des Zinküberzuges.
Neben einer Verfahrensbeschreibung,
relevanten Normen und Hinweisen zu
den Anwendungs bereichen der einzel-
nen Verzinkungsverfahren bietet die
Seite ebenfalls Informationen zur
Schutzdauer sowie geballtes Wissen zu
Kurzzeittests.
Infoseite www.stahl-verzinken.de
Impressum
Feuerverzinken – Internationale Fach zeit schrift der Branchenverbände
in Deutschland, Großbritannien und Spanien.
Redaktion: G. Deimel, H. Glinde (Chef re dakteur), I. Johal. J. Sabadell
Verlag, Vertrieb: © 2013 Institut Feuerverzinken GmbH, Postfach 140 451,
D-40074 Düsseldorf, Telefon: (02 11) 69 07 65-0, Telefax: (02 11) 69 07 65-28,
E-Mail: info@feuerverzinken.com, Internet: www.feuerverzinken.com
Verlagsleiter der deutschen Auflage: G. Deimel
Herausgeber: Industrieverband Feuerverzinken e.V.
Nachdruck nur mit ausdrücklicher, schriftlicher Genehmigung des Herausgebers
Design, Produktion: PMR Werbeagentur GmbH,
Internet: www.pmr-werbung.de
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Wer im Bau-, Produktions- oder Engineering-Bereich schützende Ober-
flächen einsetzt, sollte sich mit einem Aspekt des Korrosionsschutzes
genauer befassen: der Bedeutung und den Grenzen von Kurzzeit-Korro-
sionstests im Labor. Seit Jahrzehnten sorgt der sogenannte „Salzsprüh-
nebeltest“ für Missverständnisse im Hinblick auf die Leistung von Korro-
sionsschutzsystemen. Seine Ergebnisse werden werblich immer wieder
als Leistungs indikator angeführt, obwohl bekannt ist, dass die Ergebnisse
in Kurzzeittests besser ausfallen als unter realen Praxisbedingungen.
Was ist also falsch am Salzsprühnebeltest?
Der Test spielt in erster Linie in der Qualitätskontrolle bestimmter Materialien oder
Beschichtungen eine Rolle. Das ist der ursprüngliche Zweck, zu dem der Test ent-
wickelt wurde und zu dem er in einigen wenigen Branchen nach wie vor erfolgreich
eingesetzt wird. In den meisten Branchen findet der Salzsprühnebeltest jedoch keine
Verwendung mehr, selbst die Automobilindustrie verzichtet mittlerweile darauf.
Das Problem ist, dass der Salzsprühnebeltest regelmäßig
eingesetzt wird, um Materialien oder Beschichtungen
zu vergleichen oder zu klassifizieren, die völlig unter-
schiedliche Eigenschaften haben. Besonders irreführend
ist die Verwendung des Tests für den Vergleich von
Farbbeschichtungen und Metallüberzügen. Ähnlich wenig
aussagekräftig sind Vergleiche verschiedener Metallüber-
züge anhand dieses Tests. Er bringt z. B. bei Vergleichen
zwischen Zink- und Zinklegierungsbeschichtungen, d.h.
von Legierungen mit geringen Magnesium- und Alumini-
umzusätzen, Ergebnisse zutage, die von der tatsächlichen
Leistung unter Realbedingungen erheblich abweichen.
1 | Die Ergebnisse von Kurzzeit-Labortests wie dem Salzsprüh-nebeltest sind nicht auf die Praxis übertragbar.
2 | Langzeit-Auslagerungstests liefern praxisgerechte Ergebnisse.
Vorsicht Salzsprühnebeltest!Ergebnisse sind nicht übertragbar auf die Praxis
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Leider werden solche Materialvergleiche noch immer anhand des Salz-
sprühnebeltests durchgeführt, obwohl es in der zugehörigen internatio-
nalen Norm DIN EN ISO 9227 ausdrücklich heißt: „Nur selten besteht
ein direkter Zusammenhang zwischen der Beständigkeit gegen die Ein-
wirkung von Salzsprühnebel und der Beständigkeit gegen Korrosion in
anderen Medien. Die verschiedenen Faktoren, welche das Fortschrei-
ten der Korrosion beeinflussen, können sich je nach den herrschenden
Bedingungen sehr unterschiedlich auswirken. Dazu gehört z. B. auch
die Bildung von Schutzschichten. Die Prüfergebnisse sollten deshalb
nicht als direkter Hinweis auf die Korrosionsbeständigkeit der geprüften
metallischen Werkstoffe in allen Umgebungsbedingungen betrachtet
werden, in denen diese Werkstoffe verwendet werden können.“ [1]
Zudem weist die Norm darauf hin, dass der Test sich lediglich zur Qua-
litätskontrolle eignet. Viele von Experten geprüfte Fachartikel warnen
ausdrücklich vor der Anwendung des Salzsprühnebeltests. Hier einige
Beispiele:
„Schon seit einigen Jahren ist allgemein anerkannt, dass bei der Lei-
stungsbewertung organischer Beschichtungssysteme die Ergebnisse
des standardmäßigen Salzsprühnebeltests und die tatsächliche Korrosi-
onsbeständigkeit in der Praxis – wenn überhaupt – nur selten überein-
stimmen.“ [2]
„Der Salzsprühnebeltest ist der am häufigsten eingesetzte Test zur
beschleunigten Korrosionsprüfung. Er wurde vor über 50 Jahren zur
Überprüfung des Korrosionsverhaltens von Metallüberzügen in mariti-
mer Umgebung entwickelt. Obwohl sich vielfach gezeigt hat, dass die-
ser Test keinen zuverlässigen Hinweis auf die Korrosionsbeständigkeit
von Beschichtungen im Außenbereich gibt (nicht einmal in salzhaltiger
Atmosphäre), hat er sich in der Beschichtungsindustrie fest eingebür-
gert“. [3]
„Der weitläufig bekannte Salzsprühnebeltest ASTM B-117 vergleicht
kaltgewalzten und feuerverzinkten Stahl und liefert innerhalb weniger
Stunden Ergebnisse. Leider schafft es der Test nicht, die bewiesener-
maßen höhere Korrosionsbeständigkeit der feuerverzinkten Probe
gegenüber der nicht verzinkten Probe nachzuweisen.“ [4]
„Das Besprühen mit Salz sorgt für eine rasche Degradation der Ober-
fläche. Diese ist jedoch kaum mit der Verschlechterung der Materialei-
genschaften unter realen Bedingungen vergleichbar. Die durch Salz
angestoßene Degradation folgt anderen Mechanismen als die Degra-
dation unter realen Außenbedingungen. Daher liefert der Test relativ
unpräzise Ergebnisse.“ [3]
Leider wird der Salzsprühnebeltest trotz aller Gegenargumente nach
wie vor in der Vermarktung neuer Beschichtungen und Materialien als
Qualitätsindikator angeführt.
Warum liefert der Salzsprühnebeltestirreführende Ergebnisse?
Um zu verstehen warum der Salzsprühnebeltest die tatsächliche Kor-
rosionsbeständigkeit eines Materials nicht zuverlässig voraussagen
kann, muss man den Testvorgang genauer betrachten. Proben werden
in eine temperierbare Kammer gegeben und bei 35° C mit einer salz-
haltigen Lösung besprüht. Da das Aufsprühen durchgängig erfolgt, sind
die Proben die ganze Zeit über feucht und damit Korrosionskräften
ausgesetzt. Die Korrosionsbeständigkeit wird anhand der Menge des
auftretenden Oberflächenrosts bestimmt. Die Testdauer liegt zwischen
24 und 1000 oder mehr Stunden.
Der Salzsprühnebeltest kann jedoch aus mehreren Gründen keine
realen Korrosionsbedingungen schaffen:
Die Oberfläche der Proben ist konstant feucht, trocknet zwischen-
durch nicht ab. Allein das entspricht nicht den realen Bedingungen.
Metalle wie z. B. Zink können so im Test keine passive Schutzschicht
bilden, wie sie es unter realen Bedingungen tun.
Der Chloridgehalt im Sprühnebel ist sehr hoch (in der Regel 5 %
NaCl), was dazu führt, dass die Korrosion stark beschleunigt wird.
Allerdings sind unterschiedliche Metalle und Metallbestandteile unter-
schiedlich anfällig für verschiedene Beschleunigungsfaktoren.
Die im Test erzeugten Umgebungsbedingungen sind nicht realistisch
und härter, als es beim normalen Einsatz im Außenbereich der Fall ist.
3 | Wenngleich schnelle und kurzfristige Ergebnisse auf den ersten Blick verlockend erscheinen, sind Ergebnisse aus Langzeittests und praktische Erfahrungen mit echten Kon-struktionen unentbehrlich.
4 | Zinküberzüge können im Salz-sprühnebeltest keine passive Schutzschicht bilden, wie sie es unter realen Bedingungen tun würden.3
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LDer Salzsprühnebeltest eignet sich nicht für den Vergleichder Korrosionsbeständigkeit verschiedener Materialien
Mittlerweile ist erwiesen, dass die in der Praxis beobachtete gute Korrosionsschutzleistung von
metallischen Zinkbeschichtungen auf das Abtrocknen zwischen den Nassphasen zurückzuführen
ist. Durch die Entwicklung einer passiven und relativ stabilen Oxid- und/oder Carbonatschicht
während der Trockenphase werden feuerverzinkte Oberflächen besonders korrosionsbeständig.
Die ununterbrochen feuchten Bedingungen während des Salzsprühnebeltests verhindern, dass
sich eine solche passive Oxid-/Carbonatschicht bilden kann.
Beim Salzsprühnebeltest wird zudem der schädigende Einfluss von UV-Licht auf lackierte Ober-
flächen komplett außer Acht gelassen. Das ist ungünstig, weil damit die wichtigste Ursache für
die Verschlechterung lackierter Stahlteile überhaupt nicht berücksichtigt wird.
Beim Vergleich verschiedener Zinküberzüge liefert der Salzsprühnebeltest ähnlich verzerrte
Ergebnisse. So führt die Zugabe kleiner Mengen von Magnesium oder Aluminium zu einer
Zinklegierung im Test zu Ergebnissen, die stark von der Realität abweichen. Magnesiumionen,
die entweder aus der Umgebungsatmosphäre stammen (Meersalz) oder in einer Zinklegierung
beigemischt werden, fördern bei Exposition gegenüber Natriumchlorid die Bildung korrosions-
hemmender Stoffe und senken damit den Korrosionsgrad. Das erklärt, warum Beschichtungen
aus Zink, Magnesium und Aluminium unter Testbedingungen bei kontinuierlicher Exposition
gegenüber Feuchtigkeit und hohen Natriummengen bessere Ergebnisse erzielen als reine Zink-
beschichtungen. Dieser Effekt ist auch bei Tests unter realen Bedingungen zu beobachten, z. B.
in maritimer Umgebung. Allerdings fällt die Abweichung hier wesentlich geringer aus als beim
Salzsprühnebeltest.
Fazit Die Verwendung des Salzsprühnebeltests zur Bewertung der Leistungsfähigkeit von Beschichtungen und Metallüberzügen für Stahlteile bleibt weiterhin ein großes Problem. Obwohl Korrosionsschutzexperten die Grenzen des Tests genau kennen, wird er immer noch als Verkaufsargument für Korrosionsschutzsysteme angeführt, die im Test besser abschneiden. Wir hoffen, dass dieser Artikel einen kleinen Einblick in die wissenschaftlichen Hintergründe gibt, die die Grenzen derartiger Kurzzeittest im Labor aufzeigen. Wenn-gleich schnelle und kurzfristige Ergebnisse auf den ersten Blick verlockend erscheinen, sind Ergebnisse aus Langzeittests und praktische Erfahrungen mit echten Konstruktionen unentbehrlich.
Quellen [1] DIN EN ISO 9227 ‘Korrosionsprüfungen
in künstlichen Atmosphären – Salzsprüh-
nebelprüfungen’.
[2] Skerry, J S, Alavi, A and Lindgren, K I.
‘Environmental and Electrochemical Test
Methods for the Evaluation of Protective
Organic Coatings’, J of Coatings Technolo-
gy, vol 60, No 765, p97.1988.
[3] Appleman, B. ‘Cyclic Accelerated Testing:
The Prospects for Improved Coating Per-
formance Evaluation’, J Protective Coa-
tings & Linings, p71-79. Nov 1989.
[4] Townsend, H E. ‘Development of an
Improved Laboratory Corrosion Test by
the Automotive and Steel Industries’,
Proceedings of the 4th Annual ESD
Advanced Coating Conference, Dearborn,
USA, 1994.
Swerea KIMAB
Swerea KIMAB ist ein führendes
Forschungsinstitut im Bereich
Korrosion und Materialkunde mit
Sitz in Stockholm. Seine Spezial-
gebiete sind Oberflächentechnologie,
Korrosion und Korrosionsschutz
von Metallen, Korrosionsschnelltests,
Praxistests, Korrosion von Polymeren,
Materialanalyse und Metallografie.4
Autoren | Lena Sjögren, Koordinatorin - Consulting-Services und Korrosion Swerea KIMAB AB Murray Cook, Geschäftsführer der European General Galvanizers Association
Fotos | Swerea KIMAP (1), IKS Dresden GmbH (2), ARGE Ahlbrecht Scheidt-Kasprusch (3), Institut Feuerverzinken (4)
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EPD für Feuerverzinkte Baustähle Gilt nur für Mitglieder des Industrieverbandes Feuerverzinken
Seit dem 24. Oktober 2013 gibt es die Umweltproduktdeklaration „Feuerverzinkte Baustähle:
Offene Walzprofile und Grobbleche“. Sie gilt ausschließlich für die Mitglieder des Industriever-
bandes Feuerverzinken.
Die vom Industrieverband Feuerverzinken in Kooperation mit bauforumstahl in Auftrag gegebene
Umweltprodukt deklaration, auch Environmental Product Declaration (EPD) genannt, liefert objektive Daten
und Fakten über die Auswirkungen der Mitgliedsbetriebe des Industrieverbandes Feuerverzinken und ihrer
Produkte auf Mensch und Umwelt. Die Daten der vom Institut für Bauen und Umwelt herausgegebenen EPD
belegen, dass feuerverzinkter Stahl auch unter Nachhaltigkeitsaspekten ein optimaler Werkstoff ist.
Umweltproduktdeklarationen liefern die Grundlage um Umwelteigenschaften eines Produktes darzustellen
und sind die Datenbasis für eine ökologische Gebäudebewertung. Sie eignen sich auch als Nachweis für
Umweltansprüche in der öffentlichen Beschaffung. Adressaten der EPD für feuerverzinkte Baustähle sind
Planer, Architekten, Bauunternehmen, Immobiliengesellschaften, Behörden und metallverarbeitende Unter-
nehmen wie Stahl- und Metallbaubetriebe.
7Umwelt Produktdeklaration bauforumstahl e.V. & Industrieverband Feuerverzinken e.V. – Feuerverzinkte Baustähle:
Offene Walzprofile und Grobbleche
5. LCA: Ergebnisse
ANGABE DER SYSTEMGRENZEN (X = IN ÖKOBILANZ ENTHALTEN; MND = MODUL NICHT DEKLARIERT)
Produktionsstadiu
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Stadium der
Errichtung des
Bauwerks
NutzungsstadiumEntsorgungsstadium
Gutschriften
und Lasten
außerhalb der
Systemgrenze
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ERGEBNISSE DER ÖKOBILANZ UMWELTAUSWIRKUNGEN: 1 Tonne feuerverzinkter Stahl
Parameter
EinheitA1 - A3
D
Globales Erwärmungspotenzial[kg CO2Äq.]
1,847E+3
1,019E+3
Abbau Potential der stratosphärischen Ozonschicht [kg CFC11Äq.]1,963E7
1,03E9
Versauerungspotenzial von Boden und Wasser[kg SO2Äq.]
4,007E+0
1,513E+0
Eutrophierungspotenzial[kg (PO4)3 Äq.]
4,063E1
1,43E1
Bildungspotential für troposphärisches Ozon[kg Ethen Äq.]
7,117E1
4,431E1
Potenzial für den abiotischen Abbau nicht fossiler Ressourcen [kg Sb Äq.]1,439E1
3,857E2
Potenzial für den abiotischen Abbau fossiler Brennstoffe[MJ]
1,871E+4
8,099E+3
ERGEBNISSE DER ÖKOBILANZ RESSOURCENEINSATZ: 1 Tonne feuerverzinkter Stahl
ParameterEinheit
A1 - A3
D
Erneuerbare Primärenergie als Energieträger[MJ]
1,364E+3
1,869E+1
Erneuerbare Primärenergie zur stofflichen Nutzung[MJ]
0,0E+0
0,0E+0
Total erneuerbare Primärenergie[MJ]
1,364E+3
1,869E+1
Nichterneuerbare Primärenergie als Energieträger[MJ]
2,003E+4
7,939E+3
Nichterneuerbare Primärenergie zur stofflichen Nutzung [MJ]0,0E+0
0,0E+0
Total nicht erneuerbare Primärenergie[MJ]
2,003E+4
7,939E+3
Einsatz von Sekundärstoffen[kg]
6,04E+2
3,86E+2
Erneuerbare Sekundärbrennstoffe[MJ]
2,107E1
4,07E2
Nicht erneuerbare Sekundärbrennstoffe[MJ]
2,065E+0
5,24E1
Einsatz von Süßwasserressourcen[m³]
4,24E+0
6,2E1
ERGEBNISSE DER ÖKOBILANZ OUTPUT-FLÜSSE UND ABFALLKATEGORIEN:
1 Tonne feuerverzinkter Stahl
ParameterEinheit
A1 - A3
D
Gefährlicher Abfall zur Deponie[kg]
3,67E1
3,94E1
Entsorgter nicht gefährlicher Abfall[kg]
5,667E+1
2,63E+1
Entsorgter radioaktiver Abfall[kg]
5,404E1
6,87E2
Komponenten für die Wiederverwendung[kg]
0,0E+0
0,0E+0
Stoffe zum Recycling[kg]
0,0E+0
0,0E+0
Stoffe für die Energierückgewinnung[kg]
0,0E+0
0,0E+0
Exportierte elektrische Energie[MJ]
0,0E+0
0,0E+0
Exportierte thermische Energie[MJ]
0,0E+0
0,0E+0
6. LCA: Interpretation
Zunächst werden die relativen Beiträge der
deklarierten Lebenszyklusmodule zu den
Umweltwirkungen 1 t Feuerverzinkter Baustahl
dargestellt.
Abbildung 1
2 Umwelt Produktdeklaration bauforumstahl e.V. & Industrieverband Feuerverzinken e.V. – Feuerverzinkte Baustähle:
Offene Walzprofile und Grobbleche
1. Allgemeine Angaben
bauformumstahl e. V. &Industrieverband Feuerverzinken e.V.
Feuerverzinkte Baustähle:
Offene Walzprofile und Grobbleche
Programmhalter
IBU Institut Bauen und Umwelt e.V.
Panoramastr. 110178 BerlinDeutschland
Inhaber der Deklaration
bauforumstahl e. V.Sohnstr. 6540237 DüsseldorfDeutschland
Industrieverband Feuerverzinken e.V.
GrafReckeStr. 8240239 DüsseldorfDeutschland
Deklarationsnummer
EPDBFS20130173IBG1DE
Deklariertes Produkt/deklarierte Einheit
Die deklarierte Einheit ist 1 t feuerverzinkter Baustahl
(Offene Walzprofile und Grobbleche).
Diese Deklaration basiert auf den
Produktkategorienregeln:
Baustähle, 072012(PCR geprüft und zugelassen durch den unabhängigen
Sachverständigenausschuss)
Ausstellungsdatum
24.10.2013
Gültig bis25.10.2018
Gültigkeitsbereich:
Diese Umweltdeklaration behandelt feuerverzinkte
Baustähle, die als Stahlbauprofile, Stabstähle und
Grobbleche ausgewalzt und die für geschraubte,
geschweißte oder andersartig verbundene
Gebäudekonstruktionen, Brücken oder andere
Bauwerke verwendet werden.
Diese Umweltproduktdeklaration ist gültig für folgende
Produkte, die von den Migliedswerken des
Industrieverbandes Feuerverzinken e. V. (siehe
http://www.feuerverzinken.com/industrie/ordentliche
mitglieder/) veredelt wurden:
Grobbleche der Dillinger Hütte und GTS Industries,
Tata Steel mit dem Werk Scunthorpe sowie der
Ilsenburger Grobblech GmbH.
Walzprofile der Unternehmen ArcelorMittal mit den
Werken Ostrava, Differdange, Dabrowa, EschBelval,
Bergara, Hunedoara, Madrid, Olaberria, Zaragoza,
Warszawa und Rodange, Tata Steel mit den Werken
Scunthorpe und Lackenby sowie der Peiner Träger
GmbH und der Stahlwerk Thüringen GmbH.
Vor dem Hintergrund einer nahezu einheitlichen
ökobilanziellen Grundgesamtheit der Umweltwirkungen
innerhalb einer Kategorie, wird eine detaillierte
Datenerhebung in 15% der für Stahlbauprodukte
relevanten Anlagen als repräsentativ für die
Datenerhebung eingeschätzt.
Der Inhaber der Deklaration haftet für die
zugrundeliegenden Angaben und Nachweise; eine
Haftung des IBU in Bezug auf Herstellerinformationen,
Ökobilanzdaten und Nachweise ist ausgeschlossen.
Verifizierung
Die CEN Norm EN 15804 dient als KernPCR
Verifizierung der EPD durch eine/n unabhängige/n
Dritte/n gemäß ISO 14025
Prof. Dr.Ing. Horst J. Bossenmayer
(Präsident des Instituts Bauen und Umwelt e.V.)
intern x extern
Dr. Burkhart Lehmann(Geschäftsführer IBU)
Dr. Frank Werner,Unabhängige/r Prüfer/in vom SVA bestellt
UMWELT-PRODUKTDEKLARATIONnach ISO 14025 und EN 15804Deklarationsinhaber bauforumstahl e.V. & Industrieverband Feuerverzinken e.V.
HerausgeberInstitut Bauen und Umwelt e.V. (IBU)
ProgrammhalterInstitut Bauen und Umwelt e.V. (IBU)
Deklarationsnummer EPDBFS20130173IBG1DEAusstellungsdatum 24.10.2013Gültig bis
25.10.2018Feuerverzinkte Baustähle: Offene Walzprofile und Grobblechebauforumstahl e.V. &Industrieverband Feuerverzinken e.V.
www.bau-umwelt.com / https://epd-online.com
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Drittgeprüft, denn Kontrolle ist besser
Die Umweltproduktdeklaration für feuerverzinkte Baustähle ist eine sogenannte Typ III-Deklara-
tion nach ISO 14025 und EN 15804, die unter Einbeziehung unabhängiger Dritter entwickelt und
zusätzlich unabhängig geprüft wurde. Sie entspricht damit internationalen Normen zur Ökobilan-
zierung, die eine kritische Nachprüfung eines unabhängigen Gutachters vorschreiben. Im Gegen-
satz zu nicht drittgeprüften EPDs oder Umweltzertifikaten wie Cradle to Cradle, die auf Vertrauen
basieren und Herstellerangaben einfach übernehmen, sind Zweifel an der Richtigkeit der Daten
bei einer drittgeprüften EPD unangebracht.
International vorbildlich
Die in der EPD erhobenen Umweltdaten sind besser als der internationale Durchschnitt. Sie zei-
gen, dass die Mitglieder des Industrieverbandes Feuerverzinken auch in der Umwelttechnologie
führend sind und besonders ressourceneffizient produzieren.
Aussagekräftige Daten
In einer EPD müssen die Sachbilanz, auch Life Cycle Inventory Analysis (LCI) genannt, die Wir-
kungsabschätzung, englisch Life Cycle Impact Assessment (LCIA), durchgeführt werden sowie
weitere Indikatoren, z.B. Art und Menge des produzierten Abfalls dargestellt werden. Die Sach-
bilanz (LCI) enthält Angaben zum Ressourcenverbrauch, z.B. Energie, Wasser und erneuerbare
Ressourcen sowie die Emissionen in Luft, Wasser und Boden.
Die Wirkungsabschätzung (LCIA) baut auf den Ergebnissen der Sachbilanz auf und gibt konkrete
Umweltauswirkungen an. Hierzu gehören der Treibhauseffekt (CO2-Verbrauch), die Zerstörung
der stratosphärischen Ozonschicht, die Versauerung von Wasser und Boden, die Eutrophierung
(Überdüngung), die Bildung von photochemischen Oxidantien (Smog), die Erschöpfung fossiler
Energieressourcen und mineralischer Ressourcen.
Die Umweltproduktdeklaration attestiert die Nachhaltigkeit der Feuerverzinkung. Sie versetzt die
Mitglieder des Industrieverbandes Feuerverzinken in die Lage, bei öffentlichen Ausschreibungen
verlässliche Umweltdaten vorlegen zu können.
Download Umweltproduktdeklaration „Feuerverzinkte Baustähle: Offene Walzprofile und Grobbleche“ unter:www.fv.lc/epd
www.feuerverzinken.com
Zwei, die fest zusammenhalten.Und das über Generationen hinweg.
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